Obtenção de nanocelulose por hidrólise ácida e enzimática de fibras de algodão de resíduo de tecido tingido com corante índigo
dc.contributor.advisor | Melo, José Daniel Diniz | |
dc.contributor.advisorLattes | http://lattes.cnpq.br/6572298923055649 | pt_BR |
dc.contributor.author | Cruz, Luciani Paola Rocha | |
dc.contributor.authorLattes | http://lattes.cnpq.br/7350527762559801 | pt_BR |
dc.contributor.referees1 | Barbosa, Ana Paula Cysne | |
dc.contributor.referees2 | Santos, Everaldo Silvino dos | |
dc.contributor.referees2Lattes | http://lattes.cnpq.br/4330639792072559 | pt_BR |
dc.contributor.referees3 | Oliveira, Fernando Ribeiro | |
dc.contributor.referees3Lattes | http://lattes.cnpq.br/8756490682656905 | pt_BR |
dc.contributor.referees4 | Azeredo, Henriette Cordeiro Monteiro de | |
dc.contributor.referees4Lattes | http://lattes.cnpq.br/8516223928904348 | pt_BR |
dc.contributor.referees5 | Nascimento, José Heriberto Oliveira do | |
dc.contributor.referees5Lattes | http://lattes.cnpq.br/7033735079037677 | pt_BR |
dc.date.accessioned | 2017-10-23T22:34:51Z | |
dc.date.available | 2017-10-23T22:34:51Z | |
dc.date.issued | 2017-08-21 | |
dc.description.abstract | Cellulose nanocrystals are nanomaterials derived from cellulose, which is a renewable and abundant resource in nature. Due to combination of properties such as high mechanical strength and modulus of elasticity, reactive surface and biodegradability, these materials have received great attention for applications ranging from reinforcement in polymeric materials, food packaging, to applications in the pharmaceutical area. The production of nanometric cellulose from cotton fibers has been reported in several works published in the literature. The objective of this research was to study the production of nanocellulose from indigo-dyed cotton fibers from waste fabric, via acid and enzymatic hydrolysis routes. Nanocellulose was obtained with and without pre-treatment for dye removal and the effects of the pre-treatment on the characteristics of the nanocellulose were evaluated. For the acid hydrolysis, two treatment conditions for the isolation of cellulose nanocrystals were evaluated: sulfuric acid concentrations of 55% m / m at 60 C and 65% m/m at 45 C, for 30 and 60 min. For the enzymatic hydrolysis, the influence of enzyme complex type (Trichoderma reesei ATCC 26921 and Aspergillus fumigatus), time (0 to 48h) and enzymatic load (7.5 and 12 FPU) were studied. The suspensions obtained after hydrolysis were characterized by the techniques of zeta potential, atomic force microscopy, transmission electron microscopy, infrared spectrophotometry, X-ray diffraction, thermogravimetric analysis, total reducing sugars and high performance liquid chromatography. The results demonstrated that nanocellulose was obtained from indigo dyed cotton fibers, in both processing routes evaluated: via acid and enzymatic hydrolysis. Microscopy images indicated needle shaped celulose from the acid hydrolysis. For the enzymatic hydrolysis, the images showed the presence of nanocellulose with spherical shape. The acid hydrolysis carried out at 65% at 45 C for 60 min resulted in nanocrystals of smaller length and diameter, both for the pretreated fabric and the fabric without pretreatment. For the enzymatic hydrolysis, the pretreatment did not affect significantly the characteristics of the micro and nanocrystalline structures. The average size of the nanocellulose obtained was in the range of 80 to 230 nm. The results of the enzymatic hydrolysis suggest that the best cellulose to glucose conversions occurred using the enzymatic complex Trichoderma reesei ATCC 26921 with enzymatic load of 12 FPU and hydrolysis time of 48h. In summary, this study demonstrated that cellulose nanocrytals can be obtained from indigo-dyed cotton fibers from waste fabric, without the need for pretreatment for dye removal, and the characteristics of the nanomaterials obtained depend on the hydrolysis process used. | pt_BR |
dc.description.resumo | Nanocristais de celulose são nanoestruturas derivados da celulose, que é um recurso renovável e abundante na natureza. Por apresentarem uma combinação de propriedades como alta resistência mecânica e módulo de elasticidade, superfície reativa e biodegradabilidade, esses materiais têm recebido grande interesse para aplicações que incluem desde reforço em materiais poliméricos, embalagens alimentares, a aplicações na área farmacêutica. A produção de celulose nanométrica a partir de fibras de algodão tem sido relatada em vários trabalhos publicados na literatura. O objetivo desta pesquisa foi estudar a obtenção de nanocelulose a partir do resíduo de tecido de fibra de algodão tingido com corante índigo, devido possuir alto conteúdo de celulose, pelas vias de hidrólise ácida e enzimática. Nanocelulose foi obtida com e sem a realização de pré-tratamento para remoção do corante e os efeitos do pré-tratamento nas características da nanocelulose foram avaliados. Na hidrólise ácida, foram avaliadas duas condições de tratamento para isolamento de nanocristais de celulose: concentrações de ácido sulfúrico de 55% m/m a 60 C ou 65% m/m a 45 C, com tempos de 30 e 60 min. Na hidrólise enzimática foram estudadas as influências do tipo de complexo enzimático (Trichoderma reesei ATCC 26921 ou Aspergillus fumigatus), o tempo (0 a 48h) e a carga enzimática (7,5 ou 12 FPU). As suspensões obtidas após hidrólise foram caracterizadas pelas técnicas de potencial zeta, microscopia de força atômica, microscopia eletrônica de transmissão, espectrofotometria de infravermelho, difração de raios X, análise termogravimétrica, açúcares redutores totais e cromatografia líquida de alto desempenho. Os resultados comprovaram a obtenção de nanocelulose a partir do tecido de algodão tingido com corante índigo, tanto no processo via hidrólise ácida, como no de via enzimática. As imagens de microscopia indicaram nanocristais de celulose com formato alongado (agulhas) a partir da hidrólise ácida. No caso da hidrólise enzimática, as imagens mostraram a presença de nanocelulose com formato esférico. A hidrólise ácida realizada na condição de 65% a 45 C e tempo de 60 min resultou em nanocristais com menor comprimento e diâmetro, tanto para o tecido pré-tratado como para o sem pré-tratamento. Com relação a hidrólise enzimática, a realização de pré-tratamento não alterou significativamente as características das estruturas micro e nanocristalina. O tamanho médio das nanoceluloses obtidas foram na faixa de 80 a 230nm. Os resultados do processo de hidrólise enzimática indicam que as melhores conversões de celulose em glicose ocorreram utilizando o complexo enzimático produzido por Trichoderma reesei ATCC 26921 com carga de enzima de 12 FPU e tempo de hidrólise de 48h. Este trabalho demonstrou que nanocristais de celulose podem ser obtidos a partir do tecido de algodão tingido com corante índigo, sem a necessidade de pré-tratamento para remoção do corante, e as características dos nanomateriais obtidos dependem do processo de hidrólise utilizado. | pt_BR |
dc.description.sponsorship | Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) | pt_BR |
dc.identifier.citation | CRUZ, Luciani Paola Rocha. Obtenção de nanocelulose por hidrólise ácida e enzimática de fibras de algodão de resíduo de tecido tingido com corante índigo. 2017. 126f. Tese (Doutorado em Engenharia Mecânica) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2017. | pt_BR |
dc.identifier.uri | https://repositorio.ufrn.br/jspui/handle/123456789/24141 | |
dc.language | por | pt_BR |
dc.publisher.country | Brasil | pt_BR |
dc.publisher.initials | UFRN | pt_BR |
dc.publisher.program | PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA MECÂNICA | pt_BR |
dc.rights | Acesso Aberto | pt_BR |
dc.subject | Nanocristais de celulose | pt_BR |
dc.subject | Corante índigo | pt_BR |
dc.subject | Tecido de algodão | pt_BR |
dc.subject | Hidrólise ácida | pt_BR |
dc.subject | Hidrólise enzimática | pt_BR |
dc.subject.cnpq | CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA | pt_BR |
dc.title | Obtenção de nanocelulose por hidrólise ácida e enzimática de fibras de algodão de resíduo de tecido tingido com corante índigo | pt_BR |
dc.type | doctoralThesis | pt_BR |
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